第章应力理论.ppt

材料成形原理———金属塑性成形原理 主讲教师：周涛 联系方式tzhou1118@163.com 绪 论 §0.1 材料加工在国民经济中的地位特点 1、航空航天 2、武器装备 3、交通运输 4、建筑 5、家用电器 §0.2 材料加工的内涵 2.材料的可加工性 3.材料加工需考虑的基本原则 4.金属材料加工所涉及的内容 5.小结 §0.3 金属塑性加工 金属塑性成形分类 3. 主要加工方法 3. 主要加工方法 3. 主要加工方法 3. 主要加工方法 3. 主要加工方法 3. 主要加工方法 (7) 旋压：是利用旋压机使毛坯和模具以一定的速度共同旋转，并在滚轮的作用下，使毛坯与滚轮接触的部位产生局部塑性变形，由于滚轮的进给运动和毛坯的旋转运动，使局部的塑性变形逐步扩展到毛坯的全部所需表面。 根据加工时工件温度特征分类 热加工：再结晶温度以上进行的加工。 冷加工：不产生回复和再结晶温度以下进行的加工。 温加工：在产生回复的温度下进行的加工。 4. 特点 §0.4 塑性加工理论的发展概况 §0.5 本课程的任务 §0.5 本课程的任务 §0.5 本课程的任务 4. 二阶对称张量的一个重要特点是它一定有三个主轴，如取主轴为坐标轴，则两个下角标不同的分量都将为零，只留下下角标相同的三个分量，叫做主值。 第1章 应力理论 1.1 外力与应力 物体承受外力 ： 表面力：作用在物体表面上的力； 体积力：作用在物体每个质点上的力。如重力 。 内力：外力作用引起物体内部间相互作用力，它的产生来自于外界作用和物体内维持自身完整性的力。 应力：单位面积上的内力 正应力σ：垂直于切面上的应力 剪应力τ：平行于切面上的应力 全应力S ：Q点取面积⊿F上内力的合力为⊿P 1.2 物体内应力状态 点的应力状态张量表达 σxx τxy τxz —— 作用在X面上 τyx σyy τyz —— 作用在y面上 τzx τzy σzz —— 作用在Z面上  作用方向为Z 作用方向为y 作用方向为x 例题 1.3 任意斜面上的应力 例题 已知物体中的一点应力分量为σx=0，σy=2a，σz=a，τxy=a，τxz=2a，τyz=0，试求作用在此点的平面x+3y+z=1的应力分量，σ和τ的数值。 解：已知若平面方程为Ax+By+Cz+D=0，其方向余弦为： 因此平面x+3y+z=1的方向余弦为: 应力分量S为： 1.4 主应力、应力状态不变量 根据张量的特性，一个对称张量必然有三个相互垂直的方向，叫做主方向。在主方向上，下标不同（i≠j）的分量均为零。于是只剩下下标相同（i=j）的分量，叫做主值。 主应力表达的全应力、正应力与剪应力 如果取三个主方向为坐标轴，标示为：1、2、3。 应力张量为： 在应力主轴坐标系下，斜面上应力分量 4.主应力的图示 1.5 主剪应力和最大剪应力 主剪平面：剪应力为极大值的平面 主剪应力：主剪平面上作用剪应力。 取主轴为坐标轴，对于任意斜面： 1.6应力偏张量，球应力张量 σm 偏应力张量不变量 1.7 八面体应力与等效应力 八面体：以受力物体内任意点应力主轴为坐标轴，在无限靠近该点作处等倾斜的微分面，其法线与三个主轴的夹角都相等，在主轴坐标系空间八个象限中的等倾微分面构成一个正八面体。 八面体应力：八面体上的应力。 等效应力特点 1. 等效应力是一个不变量。 2. 等效应力在数值上等于单向均匀拉伸（或压缩） 应力σ1。 3. 等效应力不代表某一实际表面上的应力，因而不能在某一特定平面上表示出来。 4. 等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏张量的综合作用。 这三个圆叫做应力莫尔圆，在 坐标平面上，圆心都在 轴上，距原点分别为 ， ， 半径分别等于三个主剪应力。 第一圆O1表示 时，也即微分面法线N垂直于 轴且在 平面上旋转时， 和 的变化规律。圆O2、O3也同样理解。 在l,m,n都不等于零时，代表微分面上应力的点。虽然不在三个圆上，但它们将必然落三个莫尔圆之间。 1.8 应力平衡方程 推导原理： 泰勒级数展开： Q点的应力状态 由静力平衡条件：∑Px=0有 直角坐标下的应力平衡微分方程